光路耦合裝置及熒光溫度傳感光學系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種光路耦合裝置及熒光溫度傳感光學系統，該光路耦合裝置包括光纖接頭、熒光激勵光源、熒光探測器和濾波片，熒光激勵光源與熒光探測器設置在同一塊電路板的同一表面上；熒光探測器與濾波片相對設置，濾波片與光纖接頭的光路上設置有耦合透鏡；濾波片與耦合透鏡均位于熒光激勵光源與光纖接頭之間的光路上。光路耦合裝置還包括盒體，盒體設置有光學鏡槽，濾波片位于光學鏡槽內部。盒體還設置有通孔，光纖接頭與耦合透鏡位于通孔內。該系統包括熒光光纖測溫探頭、光源驅動電路、熒光信號探測電路、信號解調處理電路、顯示裝置以及光路耦合裝置。本實用新型提供的熒光溫度傳感光學系統便于安裝且穩定性及測量精度較高。
【專利說明】
光路耦合裝置及熒光溫度傳感光學系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及光纖傳感領域，具體的，涉及一種光路耦合裝置以及使用該光路耦合裝置的熒光溫度傳感光學系統。
【背景技術】
[0002]現有的光纖傳感技術測溫原理是基于稀土熒光物質的材料特性，某些稀土熒光物質受紫外線照射并激發后，在可見光譜中發射線狀光譜，即熒光及其余輝(余輝為激勵停止后的發光)。熒光余輝的衰變時間常數是溫度的單值函數，通常溫度越高，時間常數越小。只要測得時間常數的值，就可以計算出溫度。應用這種方法測溫的最大優點，就是被測溫度只取決于熒光材料的時間常數，而與系統的其他變量無關，例如光源強度的變化、傳輸效率、耦合程度的變化等都不影響測量結果，較光強測溫法和波長解調法原理上有明顯優勢。
[0003]公開號CN201020193493.2中國實用新型專利公開了名為“一種基于熒光壽命檢測的熒光光纖溫度傳感器”的發明創造，該溫度傳感器利用上述原理實現了一種具有結構簡單、體積小、重量輕、測量精度高、測量范圍大，抗腐蝕、抗電磁干擾能力強等優點的熒光光纖溫度傳感器。但該傳感器由于熒光激勵光源和熒光探測器所處光路的方向不同，熒光激勵光源和熒光探測器不能組合在同一塊電路板上，在產品安裝時存組合時較為復雜。且多塊電路板的線路連接容易出現接觸不良等情況，產品的穩定性及可靠性較弱。
【發明內容】
[0004]本實用新型的主要目的是提供一種便于安裝且穩定性較高、測量性能更好的光路耦合裝置。
[0005]本實用新型的另一目的是提供一種便于安裝且穩定性及測量精度較高的熒光溫度傳感光學系統。
[0006]為了實現上述主要目的，本實用新型提供的光路耦合裝置包括光纖接頭、熒光激勵光源、熒光探測器和濾波片，熒光激勵光源與熒光探測器設置在同一塊電路板的同一表面上;熒光探測器與濾波片相對設置，濾波片與光纖接頭的光路上設置有耦合透鏡;濾波片與耦合透鏡均位于熒光激勵光源與光纖接頭之間的光路上。
[0007]由上述方案可見，本實用新型提供的光路耦合裝置將熒光激勵光源與熒光探測器可設置在同一塊電路板上，簡化系統的結構，使系統安裝更加方便，此外，還可減少由于多塊電路板間線路連接而引起接觸不良的現象，提高系統的穩定性和可靠性。
[0008]—個方案中，光路耦合裝置還包括盒體，盒體設置有光學鏡槽，濾波片位于光學鏡槽內部。
[0009]由此可見，在光路耦合裝置的盒體設置光學鏡槽，并將濾波鏡安裝在光學鏡槽內部，降低光信號傳播過程中受到外界信號的干擾。
[0010]另一個方案中，盒體還設置有通孔，光纖接頭與耦合透鏡位于通孔內。
[0011 ]由上述方案可見，在盒體中設置通孔，在組裝光路耦合裝置時，可方便組件的安裝，且能夠使得光路沿正確的方向傳播。
[0012]進一步的方案中，光路耦合裝置還包括固定膠圈，固定膠圈設置在光纖接頭與耦合透鏡之間。
[0013]由此可見，為了防止在組裝光路耦合裝置時，光纖接頭與耦合透鏡的因相互碰撞而損壞于光纖接頭與耦合透鏡，從而造成儀器的測量誤差，在于光纖接頭與耦合透鏡的接觸端設置固定膠圈，可有效防止組件損壞，提高儀器測量精度。
[0014]進一步的方案中，光路耦合裝置還包括外接接口，外接接口與電路板電連接。
[0015]由上述方案可見，光路耦合裝置設置外接接口，外置電路可與內部電路連接，進而完成儀器測量工作。
[0016]優選的方案中，光路耦合裝置還包括反光鏡，反光鏡位于光學鏡槽內，濾波片與反光鏡平行設置，熒光激勵光源與反光鏡相對設置。熒光激勵光源與熒光探測器平行設置。
[0017]由此可見，為了使熒光激勵光源與熒光探測器可以設置在同一塊電路板的同一表面，可通過改變熒光激勵光源與熒光探測器的安裝角度以及改變電路板的安裝位置實現，從而簡化光路耦合裝置的結構。
[0018]為了實現上述另一目的，本實用新型提供的熒光溫度傳感光學系統包括光路耦合裝置。光路耦合裝置包括光纖接頭、熒光激勵光源、熒光探測器和濾波片，熒光激勵光源與熒光探測器設置在同一塊電路板的同一表面上。熒光探測器與濾波片相對設置，濾波片與光纖接頭的光路上設置有耦合透鏡。濾波片與耦合透鏡均位于熒光激勵光源與光纖接頭之間的光路上。光路耦合裝置還包括盒體，盒體設置有光學鏡槽，濾波片位于光學鏡槽內部。盒體還設置有通孔，光纖接頭與耦合透鏡位于通孔內。
[0019]由上述方案可見，本實用新型的提供的熒光溫度傳感光學系統，通過使用簡化結構后的光路耦合裝置，方便安裝，同時還提高了系統的穩定性以及系統測量的精度。
[0020]進一步的方案中，熒光溫度傳感光學系統還包括光源驅動電路，光源驅動電路向熒光激勵光源發送光源驅動信號；熒光信號探測電路，熒光信號探測電路接收熒光探測器發送的電信號;信號解調處理電路，信號解調處理電路接收熒光信號探測電路發送的電壓脈沖信號，且信號解調處理電路向光源驅動電路發送控制信號；顯示裝置，顯示裝置接收信號解調處理電路發送的數據信號。
[0021]由上述方案可見，光源驅動電路通過光源驅動信號控制熒光激勵光源的所發射光信號的脈寬及幅度。熒光探測器將熒光光纖測溫探頭返回的光信號轉化成電信號后，熒光信號探測電路接收熒光探測器發送的電信號并對該電信號進行濾波及放大處理。信號解調處理電路可對熒光信號探測電路處理后電信號進行數字信號處理，得到溫度信息數據，并根據溫度信息數據向光源驅動電路發送控制信號，使光源驅動電路可調節熒光激勵光源的所發射光信號的脈寬及幅度。經過信號解調處理電路模數轉換得到溫度信息數據后，在顯示裝置中顯示溫度信息，使得檢測人員可直觀的獲得所檢測溫度的相關信息。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型熒光溫度傳感光學系統實施例的結構連接圖。
[0023]圖2是本實用新型光路耦合裝置實施例的結構分解圖。
[0024]圖3是本實用新型光路耦合裝置實施例的結構剖視圖。
[0025]圖4是本實用新型光路耦合裝置實施例盒體的結構剖視圖。
[0026]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本實用新型提供的熒光溫度傳感光學系統包括熒光光纖測溫探頭12、光源驅動電路15、熒光信號探測電路14、信號解調處理電路16、顯示裝置17以及光路耦合裝置18。其中，光路耦合裝置18包括熒光激勵光源10、熒光探測器9。熒光激勵光源10與熒光探測器9設置在同一塊電路板11的同一表面上，熒光激勵光源10與熒光探測器9平行設置。光源驅動電路15與焚光激勵光源10電連接并向焚光激勵光源10發送光源驅動信號。焚光信號探測電路14與熒光探測器9電連接，熒光信號探測電路14接收熒光探測器9發送的電信號。信號解調處理電路16分別與光源驅動電路15、熒光信號探測電路14及顯示裝置17電連接，信號解調處理電路16接收熒光信號探測電路14發送的電壓脈沖信號，信號解調處理電路16向光源驅動電路15發送控制信號，且信號解調處理電路16向顯示裝置17發送數據信號。顯示裝置17根據信號解調處理電路16的數據信號顯示數據信息。
[0028]參見圖2和圖3，光路耦合裝置18還包括光纖接頭1、外接接口2、盒體3以及濾波片6，優選的，濾波片6為半反半透的濾波片。熒光探測器9與濾波片6相對設置，濾波片6與光纖接頭I的光路上設置有耦合透鏡5。濾波片6與耦合透鏡5均位于熒光激勵光源10與光纖接頭I的光路上。盒體3設置有光學鏡槽8，濾波片6位于光學鏡槽8內部。盒體3還設置有通孔31，光纖接頭I與耦合透鏡5位于通孔31內，通孔31由盒體3外部向內部分層縮小孔徑。光路耦合裝置18還包括固定膠圈4，固定膠圈4設置在光纖接頭I與耦合透鏡5之間。光路耦合裝置18還包括外接接口 2，外接接口 2與電路板11電連接，外接接口 2可用于光路耦合裝置18內部電路與外部電路的連接。在本實施例中，光路耦合裝置18還包括反光鏡7，反光鏡7位于光學鏡槽8內，濾波片6與反光鏡7平行設置，熒光激勵光源10與反光鏡7相對設置。此外，參見圖4，為了進一步固定熒光激勵光源10及熒光探測器9，熒光激勵光源10插入在與光學鏡槽8連接的通孔33中，且熒光探測器9插入在與光學鏡槽8連接的通孔32中。
[0029]當然，還可在熒光探測器9與濾波片6之間的光路上增加一個耦合透鏡，用于將濾波片6反射的光線聚焦到熒光探測器9上。類似的，在熒光激勵光源10與反光鏡7之間的光路上也可增加一個耦合透鏡，用于將熒光激勵光源10所發射的光線行程平行光線傳播到反光鏡7上。但在本實施例中，由于熒光探測器9與濾波片6之間的距離較近，濾波片6所反射的光線能被充分聚焦在熒光探測器9;且熒光激勵光源10與反光鏡7之間的距離較近，熒光激勵光源10所發射的光束能被充分傳輸到耦合透鏡5上，所以可以選擇不增加耦合透鏡。
[0030]在熒光溫度傳感光學系統工作時，首先由光源驅動電路15向熒光激勵光源10發送光源驅動信號，熒光激勵光源10根據光源驅動信號以預設的脈寬及幅度發射光信號，光線通過反光鏡7反射到濾波片6上，由于熒光激勵光源10所發射的光線可以從濾波片6中透射過去，光線直接透過濾波片6將光線反射到耦合透鏡5上，耦合透鏡5將光線聚焦到光纖接頭I，由于光纖接頭I與熒光光纖測溫探頭12通過光纖13連接，光線可沿著光纖13傳輸到熒光光纖測溫探頭12中。
[0031]在熒光光纖測溫探頭12中設置有稀土熒光物質，稀土熒光物質受紫外線照射并激發后，在可見光譜中發射線狀光譜，即熒光及其余輝，余輝為激勵光源停止后的發光。因此，在紫外光線及溫度的作用下，熒光光纖測溫探頭12產生熒光，熒光沿著光纖13傳輸到光纖接頭I，并由光纖接頭I發射到耦合透鏡5上，耦合透鏡5將熒光形成平行光線傳送到濾波片6，由于濾波片6對熒光具有全反射的作用，因此，濾波片6將光線反射到熒光探測器9上。
[0032]熒光探測器9優選為光敏材料探測器，熒光探測器9將接收到的光信號轉換為電信號并發送到熒光信號探測電路14，在熒光信號探測電路14中，電信號經過放大、脈沖整形、濾波等處理后得到與熒光衰減信號對應的電壓脈沖信號。接著，熒光信號探測電路14將處理后得到的電壓脈沖信號發送到信號解調處理電路16。信號解調處理電路16中對電壓脈沖信號進行數字信號處理，得出所測的溫度數據。最后信號解調處理電路16將溫度數據顯示在顯示裝置17上，檢測人員可直觀的獲得所檢測溫度的相關信息。此外，信號解調處理電路16還可根據溫度信息數據向光源驅動電路15發送控制信號，使光源驅動電路15可調節熒光激勵光源10的所發射光信號的脈寬及幅度。
[0033]由上面的描述可知，本實用新型提供的熒光溫度傳感光學系統，通過使用簡化結構后的光路耦合裝置18，簡化了系統的結構，使系統安裝更加方便，此外，還可減少由于多塊電路板間線路連接而引起接觸不良的現象，提尚系統的穩定性和可靠性，同時還提尚了系統測量的精度。
[0034]需要說明的是，以上僅為本實用新型的優選實施例，但本實用新型的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本實用新型做出的非實質性修改，也均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.光路耦合裝置，其特征在于:包括光纖接頭、熒光激勵光源、熒光探測器和濾波片，所述熒光激勵光源與所述熒光探測器設置在同一塊電路板的同一表面上； 所述熒光探測器與所述濾波片相對設置，所述濾波片與所述光纖接頭的光路上設置有耦合透鏡； 所述濾波片與所述耦合透鏡均位于所述熒光激勵光源與所述光纖接頭之間的光路上。2.根據權利要求1所述的光路耦合裝置，其特征在于:還包括盒體，所述盒體設置有光學鏡槽，所述濾波片位于所述光學鏡槽內部。3.根據權利要求2所述的光路耦合裝置，其特征在于:所述盒體還設置有通孔，所述光纖接頭與所述耦合透鏡位于所述通孔內。4.根據權利要求1至3任一項所述的光路耦合裝置，其特征在于:還包括固定膠圈，所述固定膠圈設置在所述光纖接頭與所述耦合透鏡之間。5.根據權利要求1至3任一項所述的光路耦合裝置，其特征在于:還包括外接接口，所述外接接口與所述電路板電連接。6.根據權利要求2或3所述的光路耦合裝置，其特征在于:還包括反光鏡，所述反光鏡位于所述光學鏡槽內，所述濾波片與所述反光鏡平行設置，所述熒光激勵光源與所述反光鏡相對設置。7.根據權利要求1至3任一項所述的光路耦合裝置，其特征在于:所述熒光激勵光源與所述熒光探測器平行設置。8.熒光溫度傳感光學系統，包括光路耦合裝置，其特征在于:所述光路耦合裝置包括光纖接頭、熒光激勵光源、熒光探測器和濾波片，所述熒光激勵光源與所述熒光探測器設置在同一塊電路板的同一表面上； 所述熒光探測器與所述濾波片相對設置，所述濾波片與所述光纖接頭的光路上設置有耦合透鏡； 所述濾波片與所述耦合透鏡均位于所述熒光激勵光源與所述光纖接頭之間的光路上。9.根據權利要求8所述的熒光溫度傳感光學系統，其特征在于: 所述光路耦合裝置還包括盒體，所述盒體設置有光學鏡槽，所述濾波片位于所述光學鏡槽內部； 所述盒體還設置有通孔，所述光纖接頭與所述耦合透鏡位于所述通孔內。10.根據權利要求9所述的熒光溫度傳感光學系統，其特征在于:還包括 光源驅動電路，所述光源驅動電路向所述熒光激勵光源發送光源驅動信號； 熒光信號探測電路，所述熒光信號探測電路接收所述熒光探測器發送的電信號； 信號解調處理電路，所述信號解調處理電路接收所述熒光信號探測電路發送的電壓脈沖信號，且所述信號解調處理電路向所述光源驅動電路發送控制信號； 顯示裝置，所述顯示裝置接收所述信號解調處理電路發送的數據信號。
【文檔編號】G01K11/32GK205483325SQ201620096773
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】吳占民, 鄭浩奇, 繆愛俊
【申請人】珠海歐森斯科技有限公司